高深溜井在大紅山無底柱分段崩落采礦法中的應(yīng)用與改進(jìn)

范有才，徐萬壽，陳雙云

(玉溪大紅山礦業(yè)公司，云南新平縣653400)

高深溜井在大紅山無底柱分段崩落采礦法中的應(yīng)用與改進(jìn)

范有才，徐萬壽，陳雙云

(玉溪大紅山礦業(yè)公司，云南新平縣653400)

大紅山400萬t/a采礦工程用大結(jié)構(gòu)參數(shù)無底柱分段崩落法開采，設(shè)計(jì)采用高深溜井出礦。通過對系統(tǒng)生產(chǎn)中遇到的一系列技術(shù)問題進(jìn)行分析，提出了高深溜井降段封堵、技術(shù)改造、溜井上延、溜井管理與大修的技術(shù)改進(jìn)方案。

高深溜井;無底柱分段崩落法;大紅山;技術(shù)改造

在大紅山鐵礦400萬t/a采礦工程中，為最大限度提升規(guī)模、降低成本，設(shè)計(jì)采用高深溜井出礦、集中水平運(yùn)輸，溜井深達(dá)180～245m，因礦山投產(chǎn)2年即超產(chǎn)(設(shè)計(jì)3年達(dá)產(chǎn))，生產(chǎn)任務(wù)繁重，溜井使用頻度過高，出現(xiàn)了一等系列技術(shù)問題，制約和影響了采礦生產(chǎn)。通過認(rèn)真分析與改進(jìn)，取得了顯著的效果，同時也積累了較豐富的采礦生產(chǎn)管理、技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，本文予以總結(jié)，為同類礦山提供一些借鑒。

1 溜井降段封堵

隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，大紅山400萬t/a采區(qū)各分段的快速回采，須通過各穿脈聯(lián)道轉(zhuǎn)入持續(xù)生產(chǎn)，因此聯(lián)道溜井須進(jìn)行降段封堵。由于各分段過聯(lián)道的時間不同及溜井敞口過大，須在各分段對各溜井分別進(jìn)行橫向封堵，而封堵方式的合理性關(guān)系到生產(chǎn)的正常推進(jìn)。

溜井封堵位置為溜井口下3.5m處，封堵方式采用先錨固后澆灌混凝土較合理可行。封堵前為保證施工安全可靠，在溜井內(nèi)用礦石填充至指定高度，并在礦堆上用細(xì)砂鋪平，再用塑料袋等密封性材料覆蓋作為隔離層;然后在溜井口下2m處平行并以85cm的間距打11根錨桿(Φ20mm×2.5m螺紋錨桿);最后在隔離層上澆注厚度為3m的C20混凝土。此方式解決了溜井降段封堵的技術(shù)問題，大大改善了使用的安全性，滿足了生產(chǎn)的需求，達(dá)到了生產(chǎn)合理接替的預(yù)期效果。

2 溜井技術(shù)改造

大紅山井下400萬t/a采區(qū)，因無底柱分段崩落法大規(guī)模采礦的工藝特性及礦體品位分布的不均衡性，上下分段須長期共用溜井，以滿足供礦量與質(zhì)量均衡配礦的要求。而各分段溜井為直通溜井，上分段出礦時，礦石碰撞井壁，在下分段產(chǎn)生飛石，進(jìn)入下分段巷道內(nèi)，對生產(chǎn)作業(yè)帶來了較大的安全隱患。若不及時合理解決問題，將嚴(yán)重制約采礦生產(chǎn)順利進(jìn)行及3年達(dá)產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

經(jīng)分析，須對溜井進(jìn)行改造，以滿足使用要求:

(1)為便于溜礦，在溜井與聯(lián)道交叉處設(shè)置斜溜口;

(2)為避免飛石傷及作業(yè)設(shè)備、人員，在溜井與聯(lián)道交叉處上部設(shè)置擋板;

(3)為防止鏟裝設(shè)備滑入溜井，及防止水進(jìn)入溜井，在溜井與聯(lián)道交叉處設(shè)置車擋，如圖1所示。

圖1 溜井的改造

具體實(shí)施上方法是:刷斜口，對需刷斜口位置進(jìn)行鑿巖爆破，鑿巖完成后將溜井內(nèi)礦碴放至聯(lián)道底板以下6～8m，使爆破后的礦碴進(jìn)入溜井，斜口與溜井成45°，長4.8m，高4.1m，靠溜井一側(cè)寬6.6 m，靠聯(lián)道一側(cè)寬4.4m，斜口成型后在兩側(cè)墻澆筑混凝土，其中靠溜井端厚1.6m，另一端500mm?；炷翝仓笮笨趦魧挒?.4m;擋板施工，先在溜井位置搭好腳手架并鋪好木板，再在基巖上施工Φ20mm×1.5m的螺紋鋼錨桿，每根槽鋼兩側(cè)兩根錨桿為一組(錨桿間距150mm)，各組錨桿間距450～600mm，錨桿施工結(jié)束后，采用槽鋼與錨桿進(jìn)行焊接，焊接采用滿焊，槽鋼焊接結(jié)束后采用10mm的鋼板與槽鋼焊接，下部與斜口混凝土澆筑時預(yù)埋的38kg鋼軌進(jìn)行焊接;車擋施工，在聯(lián)道內(nèi)靠溜井一端施工車擋，先在基巖中施工Φ20mm螺紋鋼錨桿，間距為500mm，排距為400mm，錨桿長度為1200mm，嵌入基巖950mm，最后澆筑寬500mm、高300mm的混凝土形成車擋，長度根據(jù)各溜井情況有所不同。

通過改造，滿足了使用要求，為上下分段同時出礦創(chuàng)造了較好的條件。

3 溜井上延

隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，大紅山井下400萬t/a采區(qū)溜井?dāng)?shù)量、溜井直徑已無法滿足生產(chǎn)需求，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)任務(wù)的完成及產(chǎn)能的進(jìn)一步升級。

根據(jù)采區(qū)每日需達(dá)產(chǎn)量，及各分段需出礦量(回收率第一出礦分層按30%、第二出礦分層95%，第三出礦分層100%)，結(jié)合溜井日出礦能力進(jìn)行綜合考慮，需對不同分層的溜井上延至不同的分層。以主采區(qū)為例，在大規(guī)模快速回采及上分段回采需超前下分段的無底柱分段崩落法采礦工藝的要求下，落頂分層需進(jìn)行松動出碴，而落頂層缺少出碴溜井，經(jīng)分析，K603溜井上延至落頂分層較可行，能滿足使用要求。第一出礦分層回收率較低，經(jīng)測算，溜井?dāng)?shù)量能滿足要求，不再上延。第二出礦分層需大量出礦，需針對不同位置及條件將K1002、K1003、K1004、K804等溜井上延。為減少溜井上延過多增加成本及高深溜井的管理維護(hù)難度，第三、第四出礦分層通過充分利用已上延溜井，上下分層共同使用來滿足使用要求。但因溜井離運(yùn)輸分層距離較近，生產(chǎn)組織難度大，需增加儲礦量。經(jīng)分析，對各溜井從運(yùn)輸層至第三出礦層的直徑擴(kuò)刷至4.2m(原直徑3m)是可行的。但在實(shí)施過程中，各溜井下段平面聯(lián)道工程還有相當(dāng)長的距離，部分溜井振機(jī)還未安裝，很難利用溜井系統(tǒng)進(jìn)行排碴。由此制定了詳細(xì)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，對主要溜井的平面工程提前施工，并作為掘進(jìn)重點(diǎn)。平面工程施工的同時，有步驟地組織振機(jī)安裝。溜井上延因分段施工，采用普通法進(jìn)行掘進(jìn)。為保證施工安全，采用“先下后上”的分段施工原則，采用先導(dǎo)小井，再刷大成井的方法進(jìn)行施工，主要工序有搭設(shè)工作臺、鉆眼爆破、裝巖，輔助工序則有撬浮石、通風(fēng)、接管線等。

4 溜井管理

大紅山在高深溜井的使用過程中，為了提高溜井的效率，避免對持續(xù)穩(wěn)定的生產(chǎn)造成影響，采取了一些管理措施，主要有:

(1)設(shè)置溜井口車擋(采區(qū)內(nèi)設(shè)置泄水孔)，避免積水流入溜井;

(2)為減少對溜井振動放礦機(jī)和放礦口的破壞，嚴(yán)格控制溜井存礦高度大于10m;

(3)下達(dá)溜井放礦指令后，應(yīng)確保各溜井每班放礦一列車以上，以防止溜井堵塞;

(4)礦石尺寸≥850mm的大塊須鏟到指定地點(diǎn)集中進(jìn)行二次爆破，不允許放入溜井;

(5)出礦時溜井口原則上不予噴水，粉塵濃度大時需作噴霧式灑水裝置;

(6)為確保出礦安全，溜井位置應(yīng)配置照明、警示燈、警示牌及安全護(hù)欄等。

5 溜井大修

盲溜井大修的安全措施是臨時性的措施，待溜井大修作業(yè)完畢后需拆除，以保證溜井的功能正常使用。大紅山通過施工工藝摸索、方案優(yōu)化，安裝可行性研究，形成了一套可行的盲溜井大修操作法。與傳統(tǒng)的施工方法相比，該工藝在保證溜井大修工程質(zhì)量、安全、工期上有明顯的優(yōu)勢，可使盲溜井大修施工工效得到大幅提高，同時可大幅度節(jié)約成本。

盲溜井大修安全措施主要是在大修的溜井上部兩個分段高度處，先將礦石填滿，然后在最上面的分段高度處溜井井筒上方懸掛溜井專用安全氣囊，利用溜井里面的礦石作為支撐，按照一定的安全傾角搭安全棚，安全棚用槽鋼鋪滿整個溜井井筒斷面，上面用竹筏加鋪。然后繼續(xù)下放礦石到該安全平臺的下分段，在該分段澆注混凝土加錨桿平臺，澆注的時候預(yù)留PVC管炮孔和通風(fēng)口，通風(fēng)口兼做安全氣囊掛繩孔口。待混凝土平臺養(yǎng)護(hù)凝固好后，下放溜井井筒內(nèi)礦石至放空。放空后在檢修位置上方懸掛安全氣囊即可開始溜井的大修作業(yè)。

盲溜井大修安全措施主要由安全氣囊、槽鋼安全棚、混凝土安全平臺、通風(fēng)散熱系統(tǒng)組成。其中安全氣囊為專用安全氣囊，從國內(nèi)專業(yè)廠家定制。槽鋼安全棚由錨桿固定在分段口和井筒壁上，安全棚的橫擔(dān)由工字鋼組成?；炷涟踩脚_為C30標(biāo)號混凝土加錨桿澆注在分段口井筒內(nèi)。

如圖2所示，實(shí)施過程中將整個盲溜井安全措施分成3段完成，即380～400m、400～420m、420～440m。每一段的安全措施都起著不同的作用。整個安全措施施工從上往下采用流水作業(yè)，先在420～440m懸掛專用安全氣囊，待安全氣囊正常發(fā)揮作用的時候，再在420m分段搭建槽鋼安全棚，待420m分段槽鋼安全棚搭建好后，再在400m分段澆注混凝土安全平臺，待到混凝土安全平臺養(yǎng)護(hù)好后將420～440m的專用安全氣囊懸掛在380～400m分段之間。

圖2 溜井大修工藝

在大修的溜井上部兩個分段高度處分別作安全措施，溜井上部更高處片幫等墜落物下落時通過第一平臺緩沖作用，對第二平臺的沖擊力大大減小，當(dāng)墜落物因塊度大等各方面的原因，第二平臺也不能發(fā)揮作用時，溜井井筒上方懸掛的安全氣囊進(jìn)一步起到緩沖作用，同時在聽到?jīng)_擊異響后，利用安全氣囊被異物打通后放氣的時間現(xiàn)場維修人員能安全撤離。將礦石填滿至最上分段高度處，利用溜井里面的礦石作為支撐，按照礦石自然堆積的安全傾角搭建上分段安全棚，操作便利、可行。再向下分段繼續(xù)下放礦石到相應(yīng)的操作平臺，依次進(jìn)行，操作有序、合理。因澆注后上下完全封閉，在澆注混凝土加錨桿安全平臺時預(yù)留PVC管通風(fēng)口，通過預(yù)留孔可形成上下貫穿風(fēng)流，有利于通風(fēng)，同時因安全氣囊上方需要用繩索懸掛，預(yù)留孔可兼作懸掛繩道，另此預(yù)留孔也可作為大修完成后拆除安全平臺的爆破自由面。充分利用了操作平臺的有限空間實(shí)現(xiàn)操作使用功能上的完備性?；炷疗脚_凝固養(yǎng)護(hù)好后，放空溜井井筒內(nèi)礦石，并在維修工作面上方2～2.5m高處用繩索懸掛安全氣囊，此安全氣囊采用高強(qiáng)度合成纖維織物雙面涂覆高性能橡膠經(jīng)縫紉、粘合制成，具有高強(qiáng)抗沖擊性能、耐磨、可任意折疊等特點(diǎn)。安全氣囊除作為安全緩沖作用外，還可阻擋粘附在本段溜井壁上的碎石墮落。

大紅山2010年初主要對3個溜井實(shí)施大修，通過對溜井大修工程實(shí)施過程的跟蹤、分析與改進(jìn)，共節(jié)約113.25萬元，取得了良好的經(jīng)濟(jì)與社會效益。

［1］張陽榮.溜礦天井的防堵與疏通技術(shù)［EB/OL］.http://www.cnki.net，2008.

［2］李雪明，范有才.大紅山新模式采礦生產(chǎn)難點(diǎn)解析［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2010，12(S):14－16.

［3］程治華，彭家斌，劉曉亮.豐山銅礦主溜井改造技術(shù)研究［J］.采礦技術(shù)，2010，10(2):19－20.

［4］汪太成.獅子山銅礦主溜礦井系統(tǒng)的技術(shù)改造［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2000，20(5):22－23.

［5］鐘紀(jì)勝，黃小紅.錫礦山南礦礦石溜井加固的應(yīng)用實(shí)踐［J］.采礦技術(shù)，2008，8(4):87－88.

2011－04－21)

范有才(1979－)，男，云南麗江人，工程師，工商管理碩士，主要從事采礦技術(shù)及生產(chǎn)管理工作，Email:fyc1220@163.com。